Главные компоненты механики

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Машиностроение - техническая дисциплина, которая включает применение принципов для анализа, дизайна, производства и обслуживания механических систем. Это требует понимания ключевых понятий включая механику, синематику, термодинамику и энергию. Инженеры-механики используют эти принципы в дизайне и анализе автомашин, самолета, нагревания и систем охлаждения, судна, заводов-изготовителей, промышленного оборудования и оборудования, медицинских устройств, и т.д. Область машиностроения - коллекция многих механических дисциплин. Как мы знаем, механика, в самом общем смысле, исследовании сил и их влияния на вопрос. Обычно техническая механика используется, чтобы проанализировать и предсказать ускорение и деформацию (и упругий и пластмассовый) объектов под известными силами (также названный грузами) или усилия. Инженеры-механики, как правило, используют механику в фазах дизайна или анализа разработки. Если технический проект - дизайн транспортного средства, они используют статику, чтобы проектировать структуру транспортного средства, чтобы оценить, где усилия будут самыми интенсивными. Динамика применена, проектируя двигатель автомобиля, чтобы оценить силы в поршнях и кулаках как циклы двигателя. Механика материалов может использоваться, чтобы выбрать соответствующие материалы для структуры и двигателя. Жидкая механика используется, чтобы проектировать систему вентиляции для транспортного средства или проектировать систему потребления для двигателя.

Структурная разработка - отрасль машиностроения, посвященного исследованию, почему и как объекты терпят неудачу. Структурные неудачи Происходят в двух общих способах: статическая неудача и неудача усталости. Статическая структурная неудача происходит, когда объект с разрывами приложенной силы или искажен пластично. Неудача усталости имеет место, когда объект терпит неудачу после многих повторных циклов загрузки и разгрузки. Неудача усталости происходит из-за недостатков в объекте: микроскопическая трещина на поверхности объекта, например, вырастет немного с каждым циклом, пока трещина не будет достаточно большой, чтобы вызвать окончательную неудачу. Структурный анализ часто используется инженерами-механиками после того, как неудача произошла, или проектируя, чтобы предотвратить неудачу.

Термодинамика - прикладная наука, используемая в нескольких отраслях разработки, включая машиностроение. Термодинамика - исследование энергии, ее использование и преобразование через систему. Техническая термодинамика обычно касается изменяющейся энергии от одной формы до другого. Как, пример, автомобильные двигатели преобразовывают механическую энергию из топлива в высокую температуру, и затем в механическую работу, которая крутит колеса.

СИЛА МАТЕРИАЛОВ

С начала зарегистрированного времени человечество проектировало и установило структуры большого размера и красоты. Гигантские пирамиды Египта - доказательство большого технического умения древних египтян. Классическая красота впечатляющего Парфенона с мраморными колоннами в Афинах все еще восхищает многочисленных туристов.

Есть много других примеров технической и архитектурной резкой критики, древние времена, которые имеют более или менее губительное влияние, которому успешно противостоят, времени в течение веков. К сожалению, большая часть знания, что греки и римляне имели в структурной разработке, была потеряна и только с Ренессанса, это было восстановлено. Это рассматривают, что книга Галилео "Две Новых Науки" представляла начало науки о силе материалов.

Чтобы проектировать машину или структуру, необходимо для инженера знать различные силы, реагирующие на элементы машины или структуры. Он должен иметь в своих формулах распоряжения, чтобы вычислить участника, загружающего способность из-за формы, размеров и материала машины. Такие формулы основаны на экспериментальном исследовании механических свойств материалов и на аналитическом расследовании внутренних сил в участнике. Эти силы зависят от формы участника и распределения груза по нему. Инженер должен быть совершенно знаком со свойствами материалов и условий, при которых работает участник. Некоторые свойства - определенная высокая температура, теплопроводность, коэффициент расширения и других. Эти особенности называют физическими свойствами. Те свойства, которые описывают поведение материалов при механическом использовании, называют механическими свойствами.

Фундаментальные понятия для Силы Материалов - следующее: деформация, эластичность, пластичность, податливость, уязвимость, напряжение и напряжение. Деформация - изменение формы и размеры тела при действии некоторых внешних сил. Эластичность - способность тела возвратить его оригинальную форму и размеры после разгрузки. Способность тела, которое будет постоянно искажено, известна как пластичность. Податливость - способность материала, который будет постоянно искажен в напряженности без ломки. Собственность ломки без постоянной деформации - уязвимость. Напряжением мы имеем в виду внутреннюю силу, обычно определяемую за область единицы раздела тела (иногда, это называют "напряжением единицы"). Наконец напряжение - деформация в пункте тела, обычно вычисляемого на единицу длины волокна.

ГЛАВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ МЕХАНИКИ

Статика

Статика - отрасль механики, имеющей дело с законами состава сил и условий равновесия материальных тел при действии сил. Равновесие - состояние отдыха тела относительно других материальных тел. Если справочную структуру, относительно которой тело находится в равновесии, можно рассматривать, как фиксировано, данное тело находится в абсолютном равновесии, иначе это находится в относительном равновесии. Условия равновесия зависят от того, твердое ли данное тело, жидкое или газообразное. Все твердые тела изменяют свою форму до известной степени, когда они подвергнуты действию внешних сил. Мы называем его деформацией.

Сумма деформации зависит от материала, формы и размеров тела и сил, которые действуют на него. Абсолютно твердое тело - тело, в котором расстояние между любой парой частиц всегда постоянное. Мы можем применить законы равновесия абсолютно твердых тел не только к твердым телам с относительно маленькой деформацией, но и к любым непрочным телам также. Деформация очень важна в вычислениях силы технических структур и машинных частей.

Kinematics

Kinematics - отрасль механики, рассматривающей геометрию движения тел, не принимая во внимание силы, действующие на них. С одной стороны, синематика - введение в динамику. С другой стороны, методы синематики находятся в себе практического значения в изучении передачи движения в механизмах.

Движением в механике мы имеем в виду относительное смещение со временем тела в космосе относительно других тел. Чтобы определить местонахождение движущегося тела, мы принимаем систему координат или справочную структуру. Если координаты всех пунктов тела остаются постоянными с данной справочной структурой, мы говорим, что тело в покое относительно той справочной системы. Если, с другой стороны, координаты тела изменяются со временем, мы говорим, что тело находится в движении относительно данной справочной структуры.

Принципы синематики основаны на аксиомах геометрии. Основные проблемы синематики определяют все кинематические особенности (путь, скорость, ускорение, и т.д.) движения тела и описывают движение тел с точки зрения математических выражений.